Предыдущая страница реферата | 2  3  4  5  6  7  8  9  10  11  12 | Следующая страница реферата

Если ( = 1, то В и Е – это одно и то же с точностью до множителя (.

Или: [pic] – освещенность в фут-ламбертах;

[pic] освещенность в (кд/фут(, или (кд/м2(, т.е.

В = ( ( Е, где (Е( = фут-ламберт;

В = ( ( Е/(, где (Е( = люкс, т.е. кд/м2.

Посмотрим, как связана освещенность задней стенки глаза (сетчатки) с яркостью соответствующего объекта. Заменим глаз одной линзой на месте роговицы (рис. 2.8), которая проецирует объект площадью S и яркостью L, находящийся на расстоянии R от центра линзы. На сетчатке изображение объекта имеет площадь (. Сила света от объекта I = L ( S, а освещенность в плоскости зрачка составит [pic].

Световой поток F, попадающий в глаз:

[pic], где q гл – площадь входного отверстия (зрачка) глаза,

( гл – коэффициент пропускания глаза.

Этот световой поток F создает на ретине освещенность Е гл:

[pic].

Отношение [pic] определяется расстоянием R и фокусным расстоянием глаза fгл: [pic], так что [pic]. Тогда освещенность ретины: [pic].

Для нас существенно отметить, что освещенность участка ретины определяется яркостью объекта, который проецируется на этот участок.

Обращает на себя внимание тот факт, что светотехнические единицы обычно слабо понимаются и запоминаются. Частично это объясняется дуализмом подхода
(энергетический и фотометрический, т.е. физиологический), а также использованием большого количества названий светотехнических единиц, хотя многие из них связаны постоянными коэффициентами. Поэтому полезно некоторые из этих понятий и единиц собрать воедино и представить в виде таблиц.

| Энергетические величины | Фотометрические величины |
|Величина и ее связь|Единица |Величина и ее |Единица |
| |измерения |связь |измерения |
|с другими | |с другими | |
|Поток излучения |Вт |Световой поток; F |люмен (лм) |
|[pic] | | | |
|Энергетическая сила|Вт/ср |Сила света [pic] |кандела (свеча) |
|света [pic] | | |(кд) |
|Энергетическая |Вт/м2 |Светимость [pic] |лм/м2 |
|светимость [pic] | | | |
|Энергетическая |Вт/ср м2 |Яркость [pic] |кд/м2 (нит) |
|яркость [pic] | | | |
|Энергетическая |Вт/м2 |Освещенность |люкс (лк) |
|освещенность | |[pic] | |
|(плотность | | | |
|облучения) [pic] | | | |

Достаточно очевидно, что люмен (лм) = 1/683 светового потока мощностью
1 Вт при длине волны ( = 555 нм. Кандела (свеча) (кд) = 1 лм внутри телесного угла, равного одному стерадиану (ср). Единицей яркости, кроме нита (кд/м2(, служит стильб (сб), который равен кд/см2.

Единицы яркости (в том числе и несамосветящихся объектов):

|Единицы |Стильб |Свеча с |Апостиль|Ламбер|Футлам|Свеча с|
|Единицы |(кд/см2|кв.м |б |т |- |кв. |
| |( |(нит) |(радлюкс| |берт |дюйма |
| | | |) | | | |
|Стильб (сб) |1 |104 |31420 |3,142 |2919 |6,452 |
|Свеча с кв. |10-4 |1 |3,142 |3,142(|0,2919|6,452(1|
|метра (нит) | | | | | |0-4 |
|(децимиллист| | | |(10-4 | | |
|ильб) | | | | | | |
|Апостильб |3,183( |0,3183 |1 |10-4 |0,0929| |
|(асб), |(10-5 | | | | | |
|радлюкс | | | | | | |
|(рлк) | | | | | | |
|Ламберт |0,3183 |3183 |104 |1 |929 |2,054 |
|(ламб) | | | | | | |
|Футламберт |3,426( |3,426 |10,76 |1,076(|1 |2,21( |
|(фламб) |(10-4 | | | | |(10-3 |
| | | | |(10-3 | | |
|Свеча с кв. |0,155 |1550 |4869 |0,4869|452,4 |1 |
|дюйма | | | | | | |

Некоторые единицы в отечественной литературе не используются, однако еще имеют употребление в англоязычных материалах.
Подобная таблица полезна также для единиц освещенности:

|Единицы | Люкс | Фот | Футсвеча|Люмен на ед.|
|Единицы | | | | |
| | | | |площади |
|Люкс (лк) | 1| 10-4| 0,0929| 1 лм/м2|
|Фот (ф) | | 1 | 929| 1 |
| |104 | | |лм/см2 |
|Футсвеча | 10,764| 0,001076 | 1| 1 |
|(фкд) | | | |лм/фут2 |

Иногда употребляют также такую единицу освещенности, как фотон, которая определяет освещенность сетчатки глаза при наблюдении поверхности с яркостью 1 кд/м2 и площади зрачка 1 мм2.

Для практической ориентации проведем значения яркости некоторых объектов в (нит(:

Поверхность Солнца – 1,6 ( 109

Наиболее яркая точка 60-Вт лампы накаливания с матовым стеклом – 120000

Наиболее яркие кучевые облака – 40000

Белая бумага под прямыми лучами Солнца – 30000

Ясное безоблачное небо – 7000

Яркие участки Луны – 7000

Белая бумага на столе – 85

Телевизионный растр – 70

Белая бумага при свете Луны – 0,03.

2.4. Энергетические характеристики зрения

Энергетические характеристики зрения позволяют говорить об абсолютных значения световых величин, при которых глаз нормально функционирует. Не говоря о цветовых ощущениях (это будет позже), остановимся только на восприятии яркости оптического изображения.

Яркостный диапазон глаза очень велик благодаря наличию двух типов рецепторов. Палочковый аппарат реагирует от 10-6кд/м2, глаз реагирует даже на единичные фотоны. При яркостях 10кд/м2 палочковый аппарат ослепляется, но уже с 1кд/м2 вступает в действие колбочковый аппарат, который работает до 104кд/м2. Глаз не может одновременно воспринимать свет во всем диапазоне и поэтому существует механизм адаптации, способный в 100 раз изменить освещенность сетчатки за счет расширения и сужения зрачка («настройка на диапазон»). Это быстрая адаптация. Кроме того, есть медленная адаптация – за счет выработки глазного пурпура – нейтрального поглощающего фильтра – на поверхности сетчатки (инерционная адаптация).

Яркостный диапазон называют также интервалом яркостей:

[pic]

Следует различать восприятие абсолютного значения яркости (абсолютный порог восприятия яркости) и восприятие изменений яркости.

Абсолютный порог яркости – минимальное значение яркости, которое обнаруживает (фиксирует) глаз на черном фоне при полной адаптации. Как уже говорилось, глаз в принципе может ощутить даже единичные фотоны.

Говоря об абсолютной чувствительности, следует также иметь в виду, что кривая видности глаза зависит от абсолютной яркости (явление Пуркинье). При низких уровнях освещенности визуальные фотометры не согласуются с теми фотометрами, которые соответствуют фотопической кривой видности. А именно – при меньших яркостях (кривая 2, рис. 2.9) смещается в сторону более коротких волн, т.е. чувствительность к синим лучам растет и падает к красным.

Восприятие глазом изменений яркости. В общем случае яркость наблюдаемого изображения может меняться плавно или скачкообразно. В последнем случае можно говорить о яркостных (т.е. и пространственных и временных) границах изображения. Естественно, что «скачкообразно» означает тот факт, что глаз уже различает величину изменения яркости на границе
(т.е. при скачке яркости), в противном случае мы имеем плавное изменение яркости.

Если имеется скачкообразное изменение яркости, то вводят понятие контраста яркостной границы (контраста яркости):

[pic], где L1 – яркость 1 части изображения;

L2 – яркость 2 (последующей) части изображения.

Это выражение характеризует контраст перехода. Можно говорить о контрасте изображения, состоящего из двух полей, если величину (L1-L2) относить к средней яркости этих полей:

[pic], где [pic]

Если количество яркостных полей больше, чем 2, то средняя яркость по- прежнему получается усреднением всех полей. Можно говорить о яркости
(средней) ТВ экрана по отношению к фону (ТВ и фоновая засветка).

Средняя яркость особенно оправдана, когда геометрические размеры полей изображения близки друг к другу. Если при этом близки и яркости этих полей, т.е. L1(L2, то: Lср ( L1 ( L2, и контраст [pic].

Максимальный контраст изображения: [pic].

В этом случае определяющую роль в величине контраста начинает играть
(L=L1-L2. Когда величину (L глаз перестает замечать, то пропадает и сама яркостная граница.

Тем не менее, при «накоплении» изменения яркости можем говорить об изменении L на некоторую предельную малую величину (L. Естественно, что если яркость плавно меняется с геометрической координатой X, то заметному для глаза изменению (L будет соответствовать достаточно протяженная величина (X, т.е. само понятие «геометрическая граница» тоже меняется – она становится неопределенной, размытой в пределах (X.

Рекомендуем скачать другие рефераты по теме: бесплатные тесты бесплатно, виды шпаргалок.





Предыдущая страница реферата | 2  3  4  5  6  7  8  9  10  11  12 | Следующая страница реферата